MIT巧妙開發(fā)“時間折疊光學元件” 開啟光學成像新紀元

　　多變焦且色彩豐富

　　接下來，研究人員嘗試對“X”和“II”兩種圖案進行成像。兩圖案間隔約為50厘米，且均在相機視線范圍內(nèi)。“X”圖案距透鏡55厘米，而“II”圖案距透鏡只4厘米。通過精確地重新排列光學元件(如將透鏡置于兩鏡子之間)，使每次“往返行程”都在單次圖像采集中放大了光線，就實現(xiàn)了整形光線。這就好像相機在每次往返中都能變焦。當他們把激光發(fā)射進場景時，僅按一次快門，就可得到兩幅獨立且聚焦的圖像(在第一次“往返”中捕捉X的圖像，在第二次“往返”中捕捉II圖像)。

　　然后，研究人員展示了超快多光譜(或多色)相機。他們設(shè)計了兩種顏色反射鏡和一種寬帶鏡：一種顏色反射鏡是通過反射顏色，以更接近透鏡;另一種顏色反射鏡則是通過反射第二種顏色，以從透鏡前移開。利用此類相機成像帶有“A”和“B”的掩模發(fā)現(xiàn)，第二種顏色照亮A，而第一種顏色照亮了B，時間均為十分之幾皮秒。

　　這是由于當光線進入相機時，第一種顏色的波長會立即在第一個腔內(nèi)來回反射，由傳感器記錄其時間。然而，第二種顏色的波長會穿過第一個腔進入第二個腔，這就會使它們到達傳感器時間的略微延遲。由于研究人員了解不同顏色波長抵達傳感器的時間，他們就可將相應(yīng)的顏色疊加到圖像上(如第一個波長是第一種顏色，第二個是第二種顏色)。Heshmat說，這些對于目前只能記錄紅外光的深度傳感相機來說大有用處。

　　Heshmat認為，該論文的關(guān)鍵貢獻在于：它可以通過調(diào)整空腔間距或使用不同類型的空腔、傳感器及透鏡，來為多種光學元件設(shè)計打開大門。Heshmat說：“核心信息就是，當你手握快速相機或者深度傳感器時，你就不用像傳統(tǒng)相機那樣需要設(shè)計光學元件。你可以通過在恰當時間成像來實現(xiàn)更多的拍攝可能?！?/p>

　　光子學實驗室主任、加州大學伯克利分校電子與計算機工程教授Bahram Jalali說：“這項工作開發(fā)了時間維度，使得利用脈沖激光照明的超快相機實現(xiàn)了新功能。這為設(shè)計成像系統(tǒng)開辟了一條新道路。超快成像技術(shù)使得利用如組織等散射介質(zhì)成像成為可能，這一工作有望改善醫(yī)學成像，特別是手術(shù)顯微鏡?！?/p>